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316L奥氏体不锈钢以其优异的耐腐蚀性、高温强度、非磁性和综合机械性能,广泛应用于热交换器、食品工业、化工和钟表等工业。316L奥氏体不锈钢室温下为单相奥氏体组织,硬度和耐磨性比较差,用在一些需要更高硬度更耐磨的机械零部件时,难以满足使用要求。本文利用空心阴极直流弧辅助,对316L奥氏体不锈钢进行低温（400℃）低压（0-3 Pa）离子渗氮,研究不同工艺参数对316L奥氏体不锈钢渗层组织及性能的影响规律,开发渗速快且不降低不锈钢耐蚀性的表面处理工艺;针对处理后的样品,用莱卡显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、维氏硬度仪、3D形貌仪、球盘式摩擦磨损仪及电化学工作站等分析仪器对样品组织、形貌、物相、机械性能及耐蚀性能进行表征。采用显微硬度计、微纳米综合力学系统测试分析处理后样品的力学性能。实验研究结果表明:1.在空心阴极辅助的条件下,可获得高效率的渗氮效果,渗速最快可达17.37μm/h,表面显微硬度最高达1608.79 HV0.05。通过控制不同氮气与氢气的通入量,可实现对渗层厚度、组织、显微结构的控制。2.在氢气存在的情况下,氮氢比从4:1到1:6,渗氮层厚度从13.68μm减小到6.84μm,表面显微硬度从1454.54 HV0.05降到了1164.10 HV0.05,随着氮氢比的降低,渗层厚度和表面显微硬度呈减小趋势。在20 N载荷下,与GCr15的1 h磨损结果中,氮氢比4:1表面形貌只出现少许磨痕和塑性变形区,获得了最好的耐磨性。3.离子渗氮（PN）处理后表面渗层主要相为γN;离子氮碳共渗（PNC）和氮碳共渗加离子渗氮复合（PNC+PN）处理后主要为γNC相。渗层中C、N含量越高,渗层组成相的晶格常数越大,渗层中产生的滑移带密度越大。无论是（111）还是（200）晶面,按照PN,PNC,PNC+PN顺序,晶面间距逐渐增大。4.316L奥氏体不锈钢经过低温低压渗层处理后,耐磨性比基体面明显提高,表现为摩擦系数由基体的0.57降低为0.45-0.47,磨痕深度明显降低。在3.5%NaCl溶液中测得的极化行为表明,无CrN析出的渗层有助于耐蚀性的提高。